|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Полиамидные и полиэфирные волокнаСтр 1 из 7Следующая ⇒
Введение
Впервые мысль о том, что человеком может быть создан процесс, подобный процессу получения натурального шелка, при котором в организме гусеницы шелкопряда вырабатывается вязкая жидкость, затвердевающая на воздухе с образованием тонкой прочной нити, была высказана французским ученым Р. Реомюром еще в 1734 году. Однако прошло около полутора столетий, прежде чем эта идея нашла свое практическое воплощение. Химическими волокнами называют волокна, при получении которых используют химические или физико-химические процессы переработки природных и синтетических высокомолекулярных соединений (полимеров). В зависимости от происхождения полимера химические волокна разделяют на две основные группы: искусственные волокна (если используемый полимер имеет природное происхождение) и синтетические (если волокнообразующий полимер получают в результате химического синтеза из низкомолекулярных соединений-мономеров). В свою очередь, особенности химического строения волокнообразующих полимеров позволяют разделить химические волокна на два основных класса карбоцепные волокна и гетероцепные волокна. Гетероцепные волокна. В эту группу включены все виды волокон, полученных из различных полиамидов. Такими волокнами являются поликапроамидные, полигексаметиленадипамидные, полиэнантоамидные, полиундеканамидные и т.д. Гетероцепные волокна - основной класс синтетических волокон, получивший наибольшее распространение. В промышленных масштабах вырабатываются в основном два вида гетероцепных волокон - полиамидные и полиэфирные - и в небольших количествах высокоэластичное полиуретановое волокно. Наибольшее распространение полиамидных волокон объясняется присущими им цепными свойствами, широкой сырьевой базой для их производства. Так же в значительной мере тем, что методы получение исходных материалов, а так же процессы формования и последующей обработки разработаны для полиамидных волокон раньше и более детально, чем для других гетероцепных волокон. Карбоцепные волокна. К этому классу синтетических волокон относят волокна, макромолекулы которых содержат в основной цепи только атомы углерода. Вырабатываемые карбоцепные волокна подразделяются на полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинилспиртовые, полиолефиновые и фторсодержащие. Полиакрилонитрильные волокна (нитрон, орлон и др.) получают из полимера и сополимеров нитрила акриловой кислоты. Поливинилхлоридные волокна вырабатывают из полимеров и сополимеров ВХ (волокно типа ровиль) и винилденхлорида (волокно совиден, саран и др.), а также из хлорированного ПВХ (волокно хлорин). Поливинилспиртовы, полиолефиновые и фторсодержащие волокна получают соответственно из поливинилового спирта (волокно винол, куралон), полиолефинов (полиэтиленовые и полипропиленовые волокна) и фторсодержащих полимеров (волокно тефлон, фторлон). Важные преимущества химических волокон перед волокнами природными - широкая сырьевая база, высокая рентабельность производства и его независимость от климатических условий. Многие химические волокна обладают также лучшими механическими свойствами (прочностью, эластичностью, износостойкостью) и меньшей сминаемостью. Недостаток некоторых химических волокон, например полиакрилонитрильных, полиэфирных, - низкая гигроскопичность. Химические волокна
Полиамидные и полиэфирные волокна
Волокна используют главным образом для изготовления одежды. Кроме этого, значительное количество их расходуется на изготовление всевозможных технических тканей и изделий, высокопрочной кордной ткани, фильтровальных тканей, рыболовных снастей, веревок, канатов и тд. Натуральных волокон не достаточно для удовлетворения все возрастающих потребностей населения в текстильных товарах, а для технических изделий натуральные волокна во многих случаях непригодны, т.к не обладают необходимым комплексом особых свойств (высокой термостойкостью, прочностью, хемостойкостью, биостойкостью и т.д.). Кроме того, производство натуральных волокон является очень трудоемким и дорогостоящим. Поэтому возникла необходимость в разработке промышленных способов получения волокон искусственным путем. Производство химических волокон ввиду их высокой рентабельностью и огромной сырьевой базы растет очень интенсивно. Быстрому росту производства химических волокон в большой степени способствует их высокие характеристики. Наиболее быстрыми темпами развития производства синтетических волокон - полиамидных (капрон, анид), полиэфирных (лавсан), что объясняет их ценными свойствами (высокая прочность в эластичности, устойчивость к многократным деформациям и т.д.) полиамидные и полиэфирные волокна выпускаются в виде текстильной и высокопрочной кордных нитей, волокна и мононитей различной линейной плотности. Особенно большое значение имеют синтетические волокна для производства некоторых видов технических изделий. Например, корд для авиационных и тяжелых грузовых пневматических шин, электроизоляционные материалы, фильтровальные ткани для химической промышленности и т.д. Так же высокопрочные нити или ткани из капрона и нейлона применяются для изготовления каркаса автомобильных и авиационных резиновых шин. Такие шины обладают повышенной ходимостью и надежностью.
Полиамидные волокна
Полиамидными волокнами называются синтетические волокна, получаемые из линейных полимеров, макромолекулы которых содержат амидные группы Поликапроамидные волокна формуют из поликапроамида - полимера, полимера синтезированного из капролактама. Эти волокна выпускаются в разных странах под различными названиями, например " капрон" (СССР), " дедерон" (Германия), " найлон 6" (США). Поликапроамид представляет собой твердый белый полупрозрачный продукт с ММ 15000 - 25000. При повышенной температуре в присутсвии кислорода поликапроамид подвергается деструкции.
Полигексаметиленадипамидные волокна (" анид" (СССР), " найлон 6, 6" (США) и др.),
Полиэнатоамидные волокна (энант (СССР), " найлон 7" (США)) формируют из полиэнантоамида - полимера, полученного поликонденсацией ω - аминоэнантовой кислоты.
Полиундеканамидные волокна (ундекан, найлон 11, киана), вырабатываемые из полиундеканамида - полиамида, синтезированного из ω - аминоундекановой кислоты.
Полиэфирные волокна
Название данного вида синтетического волокна определено химической природой полимера - сложного полиэфира, из которого получают эти волокна. К сложным полиэфирам относятся высокомолекулярные вещества с общей формулой ПЭТ представляет собой твердое белое непрозрачное вещество, способное плавится при нагревании. При быстром охлаждении расплава полимера образуется твердый прозрачный продукт, кристаллизующийся при температуре выше 80º С. Полимер стоек во многих органических растворителях (ацетоне, этилацетате, ксилоле, диоксане и т.д.), но растворяется в фенолах и их хлорзамещенных. В щелочах и концентрированных растворах аммиака полимер разрушается. Химические волокна имеют в основном текстильное назначение и должны характеризоваться очень большим отношением длины к диаметру (> 10 000), а также своеобразными механич. свойствами: 1) высокой прочностью (до 1 Гн/м2 (100 кгс/мм2)); 2) большим относительным удлинением (> 5%); 3) эластичностью и быстрым исчезновением деформаций, возникающих под воздействием внешних сил; 4) минимальными пластическими (остаточными) деформациями после снятия нагрузки; 5) максимальной устойчивостью к многократным и знакопеременным нагрузкам. Поэтому для производства химических волокон в качестве сырья используют лишь волокнообразующие полимеры, которые состоят из гибких макромолекул линейной или слаборазветвленной формы, обладающих большой молекулярной когезией. Молекулярная масса этих полимеров должна быть более 15 000, а молекулярно-массовое распределение достаточно узким. Кроме того, эти полимеры должны плавиться без разложения, растворяться в доступных растворителях или переводиться в вязкотекучее состояние какими-либо другими способами.
Таблица 1. Сравнительная характеристика физико-механических свойств химических и натуральных волокон
Синтез капролактама
Капролактам может быть синтезирован из фенола, бензола, анилина, а также из н-бутана, фурфурола, ацетилена, этиленоксида и дивинила. Рассмотрим пример получения капролактама из фенола: Получение капролактама из фенола. При гидрировании фенола (135-160°С) в присутствии никелевого катализатора образуется циклогексанол:
Дегидрированием циклогексанола получают кетон-циклогексанон:
Реакция дегидрирования протекает при атмосферном давлении и температуре 400-450°С в присутствии железо− цинкового катализатора. При взаимодействии циклогексанона с гидроксиламином образуется оксим циклогексанона (циклогексаноксим). Этот процесс называется оксимированием: Оксимирование проводится при 20°С. В конце процесса при нейтрализации выделяющейся серной кислоты аммиаком температура реакционной массы самопроизвольно повышается до 90°С. При действии концентрированной серной кислоты оксим циклогексанона изомеризуется в лактам ε − аминокапроновой кислоты (изоксим циклогексанона) происходит перегруппировка атомов в молекуле циклогексаноноксима:
Полученный таким способом капролактам подвергается очистке от примесей экстракцией органическими растворителями (например, трихлорэтиленом) и многократной дистилляции под вакуумом. Из 1 кг фенола получают 0, 65 кг капролактама. Качество капролактама, применяемого для производства волокна капрон, характеризуется следующими основными показателями: Внешний вид Белые кристаллы Молекулярная масса 113, 16 Температура, º С кристаллизации 68, 8-69, 0 кипения 262 Перманганатное число 3% -ного водного раствора, с 5000-10000 Содержание летучих оснований мэкв */кг 0, 0-0, 6 Окраска 50% -ного водного раствора, ед. платиновокобальтовой шкалы, не более 5, 0 Содержание, %, не более Циклогексаноноксима 0, 002 Железа 0, 00002 Кислотность мэкв/кг, не более 0, 2 Щелочность мэкв/кг, не более 0, 05 Капролактам поступает на заводы синтетического волокна в полиэтиленовых мешках или в бумажных мешках, помещенных в мешки из прорезиненной ткани. Он транспортируется также в расплавленном состоянии в специальных цистернах, покрытых термоизоляцией и снабженных змеевиком для парового обогрева. При транспортировании расплава капролактама достигается значительный экономический эффект, так как отпадает операция плавления капролактама на заводе - потребителе и исключается загрязнение продукта. Расплавленный лактам может храниться в обогреваемых и изолированных емкостях.
Синтез поликапроамида
Процесс полимеризации капролактама - превращение циклов в линейные полимеры - называется полиамидированием. Он протекает только при сравнительно высокой температуре и повышенном, нормальном или пониженном давлении в присутствии активатора. Активаторами могут служить органические или минеральные кислоты, а также вода, соль АГ, аминокапроновая кислота или другие соединения, которые в условиях процесса полиамидирования капролактама способны претерпевать химические превращения с выделением воды. Кроме перечисленных соединений очень эффективными активаторами являются щелочи и металлический натрий, которые в десятки и сотни, раз сокращают продолжительность реакции полиамидирования. В производственных условиях в качестве активатора процесса полиамидирования капролактама чаще всего применяется вода. Механизм реакции образования поликапроамида зависит от характера применяемого активатора. В присутствии воды реакция полиамидирования капролактама протекает ступенчато по следующей схеме: На начальной стадии процесса при взаимодействии капролактама с водой образуется аминокапроновая кислота:
Аминокапроновая кислота соединяется с молекулой капролактама и образуется димер:
Димер взаимодействует еще с одной молекулой капролактама и образуется тример:
Присоединение молекул капролактама происходит до образования поликапроамида:
Реакция полиамидирования капролактама является равновесной и обратимой:
В связи с этим капролактам не полностью превращается в поликапроамид и в полимере всегда содержится некоторое количество мономера и других низкомолекулярных водорастворимых соединений (димера, тримера и капролактама). Количество и состав низкомолекулярной фракции, содержащейся в поликапроамиде (рис.1), зависит от температурных условий проведения процесса. Например, при 180°С количество низкомолекулярных фракций, состоящих из димера и тримера, достигает 2-3%, а при 250-270°С - уже 10-12%, причем примерно 2/3 составляет мономер и 1/3 - димеры и тримеры капролактама. Низкомолекулярные водорастворимые соединения могут быть удалены из поликапрамида экстракцией горячей водой или отгонкой под вакуумом из расплавленного полимера.
График 1 - Зависимость содержания низкомолекулярных соединений в поликапроамиде от температуры полиамидирования капролактама.
К поликапроамиду, предназначенному для переработки в волокно капрон, предъявляются определенные требования. В частности, он должен иметь достаточно большую молекулярную массу (не ниже 11000) и быть монолитным, т.е. не содержать большого числа пустот и раковин. Кроме того, в полимере не должно быть продуктов окисления (поликапроамид белого цвета). Важным показателем способности поликапроамида к волокнообразованию является молекулярная масса или степень полиамидирования. Заданная молекулярная масса полимера может быть достигнута регулированием условий полиамидирования - температуры, продолжительности процесса и содержания регулятора (стабилизатора). Регуляторами молекулярной массы полиамидов являются вещества, способные при синтезе полимера взаимодействовать с одной из концевых групп растущей цепи макромолекулы, прекращая ее рост. Чаще всего в качестве регулятора применяют уксусную, себациновую или адипиновую кислоты. Для этих целей используют также уксуснокислый н-бутиламин - регулятор двойного действия, способный блокировать обе функциональные группы макромолекулы полиамида. Изменяя количество добавляемого регулятора, можно получить полимер с желаемой молекулярной массой. Чем больше регулятора добавлено к мономеру, тем меньше молекулярная масса полимера. Волокнообразующая способность поликапроамида, зависит от таких показателей полимера, как монолитность и содержание продуктов окисления. Наличие в расплавленном полимере пузырьков газообразных продуктов (чаще всего паров воды) является причиной обрывности нити при формовании и вытягивании. К обрывности приводит также частичное (наличие темных точек) или сплошное окисление поликапроамида (полимер имеет коричневый оттенок). Кроме того, при использовании такого полимера на нитях появляются наплывы и невытянутые участки. Окисление поликапроамида может быть предотвращено при соответствующих усилиях полиамидирования капролактама, обеспечивающих полную изоляцию реакционной массы от воздействия кислорода воздуха. Формование капроновых нитей
Для формования капроновых нитей различных толщин в производстве используют разные типы машин. Качество сформированной нити в прядильном цехе контролируется по следующим показателям: полновесность бобин. Линейная плотность нити, содержание влаги и замасливателя. Капроновые нити после формования еще не обладают комплексом свойств, требуемых для дальнейшей текстильной переработки, вследствие большого удлинения при разрыве и малой прочности. Для достижения требуемых свойств они должны быть подвергнуты операциям вытяжки (3 - 6 раз) и крутки. Свойства готовых нитей (прочность удлинение и др.) зависят от многих факторов. Требования к нитям определяются в основном областью их применения. Как правило, нити, предназначенные для изготовления текстильных изделий, должны обладать большим удлинением (26− 34%), чем нити технического назначения (12− 16%). Поэтому последние подвергаются более сильному вытягиванию. Способность полиамидных нитей вытягиваться дает возможность получать их с заданными свойствами и удовлетворять требования различных потребителей. Капроновая нить одной и той же толщины может быть получена с различным удлинением в зависимости от назначения. В этих условиях заправка машины для получения комплексных нитей, удовлетворяющих всем требованиям потребителя (по толщине, прочности, удлинению и т.п.), достаточно сложна. На практике при заправке машины поступают следующим образом. Для нити данной толщины задаются степенью вытяжки, расчетным путем определяют необходимую подачу насоса и частоту его вращения при заданной скорости формования. Подачу насоса Q (в г/мин) находят по формуле
где При ориентировочных расчетах поправки, учитывающие содержание влаги и замасливателя в готовой нити, разницу в содержании низкомолекулярных соединений в свежесформованной и готовой нити, а также усадку при отделке и укрутку, можно не принимать во внимание. Частоту вращения насоса п (об/мин) определяют, пользуясь следующим соотношением:
где ρ − плотность расплавленного полимера, q − производительность насоса за один оборот. После определения значений Q и п проводят опытное формование нити на нескольких прядильных местах машины. Сформованную нить вытягивают с возрастающей кратностью до получения нити с заданными показателями по прочности и удлинению. Если при этом получается нить с отклонением по линейной плотности, проводится корректировка линейной плотности сформованной нити соответствующим изменением подачи насоса. После этого вновь повторяют опытное формование и вытягивание нити до получения готовой нити с заданными свойствами.
Вытяжка нитей Эта операция осуществляется на крутильно-вытяжных машинах. Из всех операций технологического процесса получения капроновых нитей вытяжка нитей является одной из самых ответственных. Эта операция в значительной степени определяет качество и свойства нитей и как бы контролирует все предыдущие стадии процесса. Это связано с тем, что равномерность вытягивания а, следовательно, и равномерность свойств вытянутой нити зависят от многих факторов: молекулярной массы полимера, содержания низкомолекулярных соединений, условий формования (температура и скорость), влажности количества замасливателя, нанесенного на нить, и др. Свойства нитей характеризуются не только абсолютными значениями физико-механических показателей, но в значительной степени и равномерностью этих показателей. Колебания температуры и скорости формования, влажности и температуры воздуха в цехе, изменение условий увлажнения и замасливания нити и других параметров технологического процесса приводят к получению нити, отдельные участки которой имеют неодинаковые свойства. Естественно, что при вытягивании такой нити отдельные ее участки будут по-разному вытягиваться, и вследствие этого готовая нить будет обладать неравномерными физико-механическими показателями. Поэтому так важно строгое соблюдение параметров технологического процесса. Принципиальная схема крутильно-вытяжного механизма машины КВ-300-И показана на (рис.9). Применяется для вытягивания и кручения текстильных нитей линейной плотностью от 1, 67 до 15, 6текс на кратность вытяжки 2, 42 - 4, 90 и скорость выпуска вытянутой нити до 750 м/мин. Масса выходной паковки составляет до 400г.
Рисунок 9 - Схема механизма холодного и горячего вытягивания технической нити машины КВ-300-И: 1 - паковка с невытянутым волокном, 2 - натяжные нитепроводники; 3 - нитеводитель; 4 - питающее устройство; 5 - тормозная палочка; 6 - верхний вытяжной диск; 7-нагреватели; 8 - нижний вытяжной диск; 9 - нитепроводник; 10 - копе; 11 - кольцо с бегунком; 12 - веретено.
При вытягивании полиамидных нитей, как и многих других синтетических нитей, получаемых из кристаллизующихся полимеров, наблюдается характерный эффект образования шейки. Для фиксации места образования шейки и повышения равномерности вытягивания нити между питателем и галетой (в поле вытягивания) установлена круглая тормозная палочкаиз твердого материала (агат, корунд и др.), вокруг которой нить делает один оборот. В результате непрерывного трения нити палочка сильно разогревается (до 80°С). Таким образом, образование шейки на нити (при сходе с палочки) обусловлено притормаживанием и нагреванием ее палочкой. Тормозная палочка применяется, как правило, при получении технических нитей; тонкие нити можно вытягивать и без палочки. Описанный процесс называется холодным вытягиванием. Капроновые нити технического назначения линейной плотностью 93, 5 и 187текс подвергаются комбинированному вытягиванию: холодному и горячему. При этом в зону вытягивания помещают приспособление для нагревания нитей до 150 - 180°С. При фильерной вытяжке волокна из расплава площадь поперечного сечения волокна на участке от выхода из фильеры до приемных роликов гиперболически уменьшается. Типичное изменение площади поперечного сечения и радиуса полимерного волокна показано на графике 2. Участок, на котором происходит вытяжка волокна, имеет протяженность примерно 200см. Способа обнаружения момента начала затвердевания волокна пока не существует. По характеру зависимостей A ( z) и R ( z), представленных на графике 2, можно видеть, что поле скоростей на участке вытяжки волокна описывается функциями вида:
График 2 - Кривые изменения площади поперечного сечения и радиуса волокна на участке вытяжки расплава ( z - расстояние от выхода из фильеры). Материал, температура и скорость отбора волокна соответственно 1 - капрон; 265°С; 300 м/мин; 2 - полипропилен; 262°С; 350 м/мин.
В настоящее время еще не разработан математический аппарат, позволяющий точно предсказать закон уменьшения радиуса волокна или распределение скорости течения на участке интенсивного уменьшения радиуса волокна. Правда, несколько попыток оценить скорость, радиус волокна и температуру в зависимости от расстояния от фильеры уже предпринято. Первыми, кто исследовал неизотермическое формование волокна, были Кейс и Матсуо. В работе Хана обобщены результаты, полученные упомянутыми авторами, и предложены два уравнения, описывающие распределение единственной компоненты скорости Т = Т ( z) для установившегося режима:
где ε - коэффициент лучеиспускания,
где К - поправочный коэффициент; индекс а указывает, что соответствующие характеристики относятся к окружающему воздуху. Хан дополнил эти два уравнения переноса степенным законом течения при растяжении, учитывающим температурную зависимость вязкости:
где Решение этой системы уравнений можно получить только численным методом. Полученные результаты имеют физический смысл на участке оси z до момента начала кристаллизации, когда тепловыделение за счет экзотермического эффекта кристаллизации снижает скорость охлаждения расплава (график 3). Здесь приведены результаты измерения температуры поверхности волокна в процессе вытяжки из расплава в зависимости от расстояния z. В результате кристаллизации внутренних слоев по мере увеличения расстояния от фильеры температура поверхности волокна может даже повышаться.
График 3 - Зависимость температуры поверхности волокна от расстояния от фильеры z. Скорость отбора волокна: 1 - 50 м/мин; 1, 93 г/мин; 2 - 100; 1, 93; 3 - 200; 1, 93; 4 - 200; 0, 7.
Сейчас наибольшее внимание привлекают к себе две проблемы, связанные со стабильностью процесса вытяжки волокна из расплава, а именно: резонанс при вытяжке и волокноформуемость. При наличии резонанса при вытяжке наблюдается регулярная и постоянная периодичность изменения диаметра вытягиваемого волокна. Волокноформуемость означает способность полимерного расплава растягиваться без разрыва из-за образования " шейки" или когезионного разрушения.
Рисунок 10 − Кристаллизация линейного волокна при формовании волокна. Морфология структуры, развивающейся в процессе вытяжки волокна (1 - сферолитная структура; 2 - зародыши кристалла, складчатая ламель; 3 - зародыш кристалла, выпрямленная ламель). Заштрихованные участки заняты расплавом. Скорость отбора волокна: а - очень маленькая; б - маленькая; в - средняя; г - высокая.
Физически явление резонанса при вытяжке можно представить себе следующим образом. На участке между выходом из фильеры и тянущими роликами общая масса экструдируемого материала может меняться во времени, поскольку, несмотря на постоянство скорости поступления материала на этот участок, скорость отвода массы не контролируется (регулируется только скорость отбора волокна, но не его диаметр). Поэтому когда вблизи приемных роликов нить утончается, то рядом с этим местом диаметр нити увеличивается, что приводит к чередованию толстых и тонких участков нити. Вскоре утолщенный участок нити попадает на приемные ролики. Скорость отвода массы увеличивается, вследствие чего нить снова утончается, и возникает периодическое изменение диаметра. Резонанс при вытяжке наступает при критическом значении кратности вытяжки (т.е. отношения скорости нити на тянущих роликах к скорости нити на выходе из фильеры). С уменьшением кратности вытяжки и протяженности участка вытяжки уменьшается отношение максимального значения диаметра волокна к его минимальному значению. Критическое значение кратности вытяжки составляет примерно 20, 2. Для аномально-вязких жидкостей критическая кратность вытяжки оказывается несколько меньше 20, 2 в случае псевдопластичных жидкостей и больше 20, 2.
Крутка нитей В результате вытягивания и кручения нитей на крутильно-вытяжных машинах получают нить с величиной крутки от 50 до 110 витков/м в зависимости от скорости вытягивания и частоты вращения веретен. Капроновые нити текстильного ассортимента в зависимости от назначения выпускаются с пологой (до 200 витков/м) и с повышенной круткой (более 200витков/м). Нормы повышенной крутки для различных нитей текстильного ассортимента неодинаковы − скорость кручения увеличивается с понижением линейной плотности нити: Линейная плотность, текс 29 15, 6 6, 7 5 3, 3 Величина крутки, витки/м 200 200 600 800 1000 Докручивание вытянутого капронового волокна до заданной крутки, т.е. окончательное кручение капроновой нити. Нити докручиваются и одновременно перегоняются на перфорированные бобины с образованием паковки, соответствующей по характеру раскладки нити, плотности и форме намотки требованиям отделки нити на бобине. Скорость движения нити на этажной крутильной машине при пологих крутках составляет 60 − 90 м/мин, частота вращения веретена 900 − 12000 об/мин. Для получения нити с повышенной круткой могут применяться крутильные машины с веретенами двойного кручения и соответственно более низкими скоростями движения нити. Для кручения технических капроновых нитей линейной плотности 93, 5 и 187 текс, предназначенных для изготовления корда, используются различные схемы кручения и применяются разные крутильные машины. Двухпроцессное кручение кордных нитей осуществляется на двух кольцекрутильных машинах первой и второй крутки. По двухпроцессному способу изготавливают кордную нить в два и большее число сложений. Для этих же целей применяются кольцекрутильные машины с веретенами двойного кручения.
Отделка нитей Отделка капроновых нитей проводится для удаления из них низкомолекулярных соединений путем обработки горячей водой, нанесения на нити замасливающего препарата и фиксации величины крутки. Капроновая вытянутая нить, не подвергнутая термической обработке, обладает способностью в свободном состоянии усаживаться в горячей воде на 8-15% (в зависимости от температуры воды и продолжительности воздействия). Вследствие усадки нити увеличивается ее толщина, снижается прочность и повышается удлинение нити. Обработка нити горячей водой под натяжением на жесткой паковке способствует снятию напряжений в нити, фиксации свойств и получению нити с резко пониженной способностью к усадке. При последующих обработках такой нити в горячей воде в свободном состоянии усадка ее не превышает 3 - 3, 5%. Для отделки капроновых нитей на бобинах применяют коллекторные аппараты, моечные ящики и отделочные агрегаты ОИК-2. Перечисленные аппараты аналогичны по принципу действия; отличаются они по конструкции и по степени механизации процесса. Коллекторный аппарат (рис.11) состоит из ванны 1, на дне которой проложен коллектор 2 с 60 - 80 патрубками. К каждому патрубку на фланцах крепится перфорированная труба (свеча) 3, заканчивающаяся стержнем с крупной резьбой. На каждую свечу, одна над другой, устанавливают 4 - 6 бобин с нитью, разделенные резиновыми уплотняющими прокладками. Верхняя бобина закрывается крышкой, и все бобины прижимаются плотно друг к другу зажимающей головкой 4, навертываемой на стержень свечи. Отделочный аппарат вместе с барками для промывных жидкостей, теплообменниками и насосами составляет отделочный агрегат.
Рисунок 11 - Коллекторный аппарат для отделки капроновой нити: 1 - ванна; 2 - коллектор; 3 - свеча; 4 - зажимная головка; 5 - прокладки; 6 - бобина с волокном.
Отделочная жидкость под давлением до 0, 3 МПа по коллектору поступает в свечи и, пройдя сквозь толщину намотки нити, поднимается в ванне, откуда самотеком переливается в барку. Достаточно полное вымывание низкомолекулярных соединений из нити достигается при скорости циркуляции промывной воды (при 80 - 90°С) не менее 2, 5л/мин на одну бобину и продолжительности отделки 1 - 2 ч. После промывки горячей водой и обработки отделочной жидкостью нить кратковременно промывают холодной водой для устранения возможного выделения капролактама на поверхности намотки и образования пятен на ней. Регенерация капролактама из промывных вод затруднена из-за присутствия в воде замасливающих веществ, нанесенных на нити при формовании и вымытых при отделке, и поэтому не проводится. Отработанные промывные воды спускаются в канализацию. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-02-16; Просмотров: 849; Нарушение авторского права страницы
. Широкое промышеленное развитие получили полиамидные волокна, изготовливаемые из алифатических полиамидов. Макромолекулы этих полиамидов, наряду с амидными группами, содержат метиленовые группы 
.
. Этот полимер получают из соли АГ: 
, макромолекулы которых состоят из элементарных звеньев, соединенных между собой сложноэфирной связью 
. Этот класс включает как натуральные (янтарь, шелк и др.) синтетические полиэфиры. Полиэфирные волокна на основе полиэтилентерефталата (ПЭТ) выпускаются под названиями " лавсан" (СССР), " дакрон" (США), " тетерон" (Япония), " териталь" (Испания).
− скорость формования, м/мин, М − степень вытягивания нити, Т − линейная плотность нити, текс.
. Следовательно, чтобы описать течение, нужно совместно решить r - и z-компоненты уравнения движения, уравнение энергетического баланса и уравнения состояния при соответствующих граничных условиях. Это довольно сложная задача, особенно при необходимости использования нелинейного уравнения реологического состояния.
и
- массовый расход, 
- теплоемкость при постоянном объеме, FD - сила сопротивления воздуха (приходящиеся на единицу площади), равная
, 
- вязкость при нулевой скорости сдвига, e - ширина, 
- энергия активации вязкого течения.
